ThuyCong thetkebetongtrongluc

thiết kế đập bê tông trọng lực phần I A- Tài liệu: Theo quy hoạch trị thuỷ khai thác sông C, vị trí X phải xây dựng cụm công trình đầu mối thuỷ lợi với nhiệm vụ phát điện chính, kết hợp phòng lũ cho hạ du, điều tiết nớc phục vụ tới, cấp nớc sinh hoạt giao thông mùa kiệt I- Nhiệm vụ công trình: Nhiệm vụ phát điện Trạm thuỷ điện có công suất N = 120.000KW Phòng lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hởng mà công trình phát huy 250.000 Tăng mực nớc lu lợng sông mùa kiệt để tới cho 150.000 ruộng đất phục vụ giao thông thuỷ, tạo nguồn cấp nớc sinh hoạt cho 1.000.000 ngời II- Địa hình, địa chất, thuỷ văn: Bình đồ khu đầu mối công trình, tỷ lệ 1/2000: tuyến đợc xác định sơ bố trí hạng mục công trình đầu mối nh sau: - Đập bê tông trọng lực dâng nớc, có đoạn tràn nớc - Nhà máy thuỷ điện đặt hạ lu đập phía bờ trái, nớc qua turbin đợc trả lại sông để cấp nớc cho hạ du Có đờng hầm dẫn nớc vào nhà máy thuỷ điện - Công trình nâng tàu (âu tàu) bố trí bờ trái, cách xa nhà máy thuỷ điện Địa chất khu vực công trình: a- Nền tuyến đập: Nền sa thạch phân lớp, mặt có phủ lớp đất thịt dày từ đến m Đá gốc có độ phong hoá, nứt nẻ trung bình b- Tài liệu ép nớc thí nghiệm tuyến đập: Độ sâu (m) Độ nớc (l/ph) 10 15 20 0,05 0,03 0,01 c- Chỉ tiêu lý đá nền: - Hệ số ma sát: f = 0,65 - Các đặc trng chống cắt: f0 = 0,63; c = kg/cm2 - Cờng độ chịu nén giới hạn: R = 1600 kg/cm2 Vật liệu xây dựng: Tại khu vực đất thịt hiếm, cát đá có trữ lợng lớn, khai thác hạ lu đập, chất lợng đảm bảo tiêu chuẩn dùng làm vật liệu bê tông; gỗ, tre có trữ lợng lớn, tập trung thợng lu Tài liệu thuỷ văn: - Cao trình bùn cát lắng đọng (sau thời hạn phục vụ công trình): 240m - Chỉ tiêu lý bùn cát: n = 0,45; k = 1,15 T/m3; bh = 110 - Lu lợng tháo lũ (Qtháo) cột nớc siêu cao mực nớc dâng bình thờng (Ht): Tần suất P% 0,1 0,5 Qtháo (m3/s) 1330 1230 Ht (m) 5,5 5,1 - Đờng quan hệ Q~Z hạ lu tuyến đập: Q (m3/s) 300 500 Z (m) 133.4 134.4 Tài liệu thuỷ năng: 700 135.2 1,0 1190 4,8 900 135.8 1000 136.1 1,5 1120 4,3 1100 136.4 2,0 1080 4,0 1200 136.6 1550 137.3 - Trạm thuỷ điện có tổ máy - Mực nớc dâng bình thờng: MNDBT = 190.6 (m) - Mực nớc chết: MNC = 145.8 (m) - Lu lợng qua tổ máy: QTM = 125 (m3/s) Các tài liệu khác: - Tốc độ gió ứng với tần suất P(%): Tần suất P% 20 V (m/s) 36 34 30 22 - Chiều dài truyền sóng: D = km (ứng với MNDBT) 30 20 50 18 D' = 6,5 km (ứng với MNDGC) - Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp - Đỉnh đập giao thông qua B- Yêu cầu nhiệm vụ: Yêu cầu: - Hiểu đợc cách bố trí đầu mối thuỷ lợi lý chọn phơng án đập bê tông - Nắm đợc bớc thiết kế đập bê tông trọng lực tràn nớc không tràn nớc (trong giai đoạn thiết kế sơ bộ) Nhiệm vụ: - Bố trí phần đập tràn, không tràn tuyến chọn - Xác định mặt cắt đập - Xác định mặt cắt thực dụng cho phần đập không tràn, đập tràn (bao gồm tính toán tiêu năng) - Kiểm tra ổn định mặt cắt đập không tràn - Phân tích ứng suất mặt cắt đập không tràn - Chọn cấu tạo phận: thoát nớc thân đập đập, chống thấm nền, xử lý nền, bố trí hệ thống hành lang đập - Đồ án gồm thuyết minh đến vẽ khổ A1, thể hiện: + Bình đồ bố trí đập công trình lân cận + Chính diện thợng lu + Chính diện hạ lu + mặt cắt qua phần đập không tràn + mặt cắt qua phần đập tràn + Các chi tiết cấu tạo: khớp nối, hành lang, đỉnh đập Bản vẽ phải theo quy định vẽ kỹ thuật phần II thiết kế đập bê tông trọng lực A- Mở đầu: I- Vị trí nhiệm vụ công trình: Nhiệm vụ phát điện Trạm thuỷ điện có công suất N = 120.000KW Phòng lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hởng mà công trình phát huy 250.000 Tăng mực nớc lu lợng sông mùa kiệt để tới cho 150.000 ruộng đất phục vụ giao thông thuỷ, tạo nguồn cấp nớc sinh hoạt cho 1.000.000 ngời II- Chọn tuyến đập bố trí công trình đầu mối: Tuyến đập: Dựa vào bình đồ khu đầu mối mặt cắt địa chất ta chọn tuyến đập IVIV nh hình bình đồ vùng cho Chọn loại đập: Dựa vào tài liệu địa chất vật liệu xây dựng ta chọn loại đập đập bê tông trọng lực Bố trí tổng thể công trình đầu mối: - Đập bê tông trọng lực dâng nớc có đoạn cho nớc tràn qua dòng - Nhà máy thủy điện đặt hạ lu đập phía bờ trái - Công trình dâng tàu bố trí bờ trái, cách xa nhà máy thủy điện III- Cấp công trình tiêu thiết kế: Cấp công trình: xác định theo điều kiện a- Theo chiều cao đập loại nền: Sơ chọn cao trình đỉnh đập là: đỉnh đập = MNDGC + d = MNDBT + Ht + d = 190.6 + 5,1 + = 198.7 m đáy đập = 135m Chiều cao mặt cắt: H1 = 198.7 135 = 63.7 m Tra bảng P1-1 ta có cấp công trình tơng ứng cấp II b- Theo nhiệm vụ công trình: Công trình có nhiệm vụ phát điện với công suất trạm thuỷ điện 120.000 KW Tra bảng P1-2 ta có cấp công trình tơng ứng cấp II Vậy ta xác định đợc cấp công trình cấp II Các tiêu thiết kế: - Tần suất lu lợng mực nớc lớn tính toán là: P = 0,5% - Tần suất gió lớn nhất: P = 2% ứng với vận tốc gió V= 36 m/s - Tần suất gió bình quân lớn tính toán P = 20% ứng với vận tốc gió V=22m/s - Hệ số vợt tải: n = 1,05 - Hệ số điều kiện làm việc: m = 0,95 - Hệ số tin cậy: Kn = 1,2 - Hệ số tổ hợp tải trọng: nc = - Các độ vợt cao an toàn đỉnh đập: a = 0,7 m; a' = 0,5 m B- Tính toán mặt cắt đập: I- Mặt cắt bản: Dạng mặt cắt bản: Do đặc điểm chịu lực, mặt cắt đập bê tông trọng lực có dạng tam giác MNDGC MNDGC H1 H1 Đáy D (1-n)B nB S1 L2 L1 (1-n)B l2 nB S1 - Đỉnh mặt cắt ngang MNDGC: MNDGC = MNDBT + Ht = 195.7 m - Chiều cao mặt cắt: H1 = MNDGC - đáy = 60.7 m Chọn chẵn H1 =61m - Chiều rộng đáy đập B, đoạn hình chiếu mái thợng lu nB, hình chiếu mái hạ lu (1-n)B Trị số n chọn trớc theo kinh nghiệm, chọn n = Trị số B xác định theo điều kiện ổn định ứng suất Xác định chiều rộng đáy đập: a- Theo điều kiện ổn định: H1 B = Kc f + n n Trong đó: H1: chiều cao mặt cắt, H1 = 61 m f: hệ số ma sát, f = 0,65 1: dung trọng đập, = 2,5 T/m3 n: dung trọng nớc, n = 1,0 T/m3 1: hệ số cột nớc lại sau màng chống thấm Vì đập cao, công trình quan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho cách vữa tạo màng chống thấm Chọn = 0,5 - Kc: hệ số an toàn ổn định cho phép Theo quan điểm tính toán ổn định quy phạm mới, ổn định công trình đợc đảm bảo khi: nc N tt m R (*) Kn Trong đó: - nc : hệ số tổ hợp tải trọng, nc = - m : hệ số điều kiện làm việc, m = 0,95 - Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,2 - Ntt R lần lợt giá trị tính toán lực tổng quát gây trợt lực chống giới hạn Có thể viết (*) dới dạng: n K R c n N tt m So sánh với công thức tính ổn định quy phạm cũ coi: Kc = B = Kc 1.1,2 n c K n = = 1,26 0,95 m H1 f + n n = 1,26 b- Theo điều kiện ứng suất: 61,0 = 49.4m 2,5 0,65. 0,5 B= H1 61,0 = (1 n) + n.(2 n) n 2,5 0,5 = 50,44m c- Chọn B: Để thoả mãn đồng thời điều kiện ổn định ứng suất, chọn B = 51m II- Mặt cắt thực dụng đập không tràn: Tại mặt cắt bản, tiến hành bổ sung số chi tiết ta đợc mặt cắt thực dụng Xác định cao trình đỉnh đập: a- Theo MNDBT: đ1 = MNDBT + h + s + a Trong đó: - h: độ dềnh gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn - s: độ dềnh cao sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn h = 2.10 V D cos s g H Trong đó: - V: vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 36 m/s - D: đà gió ứng với MNDBT, D = 6.000 m - H: chiều sâu nớc trớc đập, H = MNDBT - = 389,8 335 = 54,8m - s: góc kẹp trục dọc hồ hớng gió, s = 00 h = 2.10 Độ dềnh cao sóng: 36 2.6000 cos o = 0,0289 m 9,81.54,8 s = ks.h Trong đó: - ks: tra đồ thị hình P2-3 - h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tơng ứng Giả thiết sóng xét sóng nớc sâu: H > Ta có: gD 9,81.6000 = = 45,42 V2 36 gt 9,81.6.3600 = = 5886 V 36 Tra đồ thị P g V = 3,5 gt = 5886 V gh = 0,065 V g V = 1,25 gD = 45,42 V2 gh = 0,014 V Ta chọn cặp giá trị g = 1,25; g h2 = 0,014 V V h = 0,014 _ 36 36 = 4,6 ( s) = 1,85( m) g = 1,25 9,81 9,81 Bớc sóng trung bình đợc xác định theo công thức : _ g 9,81.4,6 = = = 33 m 2.3,14 _ Kiểm tra: H = 54.8 m > = 16,52 m Vậy giả thiết sóng nớc sâu Tra đồ thị P2-2 ứng với gD = 45,42 ta có: K1% = 2,05 V2 h1% = K1% h = 2,05.1,85 = 3,79 m Tra đồ thị P2-4a ứng với 33 h 3,79 = = 0,602 = = 0,115 ta có: Ks = 1,225 H 54.8 33 s = Ks.h = 1,225.3,79 = 4,6427 m a=0,7 (Công trình cấp II) tra bảng GTTC đ1 = MNDBT + h + s + a = 190.6 + 0,0289 + 4,6427 + 0,7 = 195.9m b- Theo MNDGC: đ2 = MNDGC + h' + s' + a' Trong đó: - h': độ dềnh gió ứng với vận tốc gió bình quân lớn - 's: độ dềnh cao sóng ứng với vận tốc gió bình quân lớn V D' h' = 2.10 cos s g.H Trong đó: - V': vận tốc gió bình quân lớn nhất, V' = 22 m/s - D': đà gió ứng với MNDGC, D' = 6.500 m - g: gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/s2 - H/,: chiều sâu nớc trớc đập, H = MNDGC- =190.6 + 5,1 -135 = 60.7m - s: góc kẹp trục dọc hồ hớng gió, s = 00 h' = 2.10 22 2.6500 cos = 0,01 m 9,81.60 's = k's.h Độ dềnh cao sóng: Trong đó: - k's: tra đồ thị hình P2-3 - h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tơng ứng Giả thiết sóng xét sóng nớc sâu: H > g V ' = gt 9,81.6.3600 Ta có: = = 9631,64 V' 22 gh = 0,08 V ' g V ' = 2,2 gD' 9,81.6500 = = 131,74 V '2 22 gh = 0,028 V ' Ta chọn cặp giá trị g = 2,2 ; g h2 = 0,028 V' V' Từ ta tính đợc: h = 0,028 = 2,2 22 = 1,38 m 9,81 22 = 4,93 s 9,81 Bớc sóng trung bình đợc xác định theo công thức : _ g 9,81.4,93 = = = 37,97 m 2.3,14 _ Kiểm tra: H = 60 m > = 18,985 m Vậy giả thiết sóng nớc sâu Tra đồ thị P2-2 ứng với gD' = 131,74 ta có: K1% = 2,05 V '2 h1% = K1% h = 2,05.1,38 = 2,829 m Tra đồ thị P2-4a ứng với h 2,829 37,97 = 0,074 ta có: Ks = 1,178 = = 0,63 = 37,97 H' 60 s = Ks.h = 1,178.2,829 = 3,332 m a=0,5 (Công trình cấp II) tra bảng GTTC đ2 = MNDGC + h' + s' + a' = 195.7 + 0,01 + 3,332 + 0,5 = 199.5 m Vậy chọn cao trình đỉnh đập 195.5 m Chiều cao đập: P = đđập - đáy = 195.9 135 = 64.9 m Bề rộng đỉnh đập: chọn b = m Bố trí lỗ khoét: hành lang (lỗ khoét) thân đập có tác dụng tập trung nớc thấm thân đập kết hợp để sửa chữa Hành lang gần dùng để vữa chống thấm Theo chiều đập, bố trí hành lang tầng khác nhau, tầng cách tầng 15 - 20m Khoảng cách từ mặt thợng lu đến mép trớc hành lang chọn theo điều kiện chống thấm: l1 = H (H: cột nớc tính đến đáy hành lang) 20 Ta bố trí hành lang, khoảng cách hành lang 20 (m) Hành lang cách đỉnh m (tính tới đáy hành lang) Hành lang dới vữa cách đáy 2,0 m, hành lang phải tính đến kích thớc máy khoan vữa khoảng không cần thiết cho thi công nên ta chọn kích thớc 4ì4m Còn hai hành lang chọn kích thớc 2ì2,5m Các cột nớc (tính từ MNDGC): H1 = 20 m l1 = 20 H1 = 1m = 20 20 H2 = 40 m l = 40 H2 = 2m = 20 20 H3 = 60 m l = 60 H3 = 3m = 20 20 10 - Điểm đặt cách đáy y1 = H 55.6 = = 18,5m 3 * áp lực sóng: - áp lực sóng lớn đạt đợc ứng với độ dềnh: d = kd h Trong đó: + kd : xác định theo đồ thị hình 2-5c giáo trình thuỷ công tập I + h: chiều cao sóng ứng với tần suất đảm bảo 5%; tra bảng P 2-2 ta đ ợc K5% =1,7 theo tính toán ta có h = 1,85 m Từ ta có h = 1,7.1,85 =3,145m 33 H = 54,8 = 0,602 + =33 m tra hình 5c (GTTC) kđ = 0,1 h = 3,145 = 0,095 33 đ = 0,1.3,145 = 0,3145m - Trị số áp lực sóng lớn lên mặt đập: h Ws = K d n h.( H + ) Tra đồ thị P2-4c (Đồ án TC) ta có: Kđ = 0,2 Ws = 0,2.1.3,145.(55.6+ 3,145 ) = 36,5 T - Mômen lớn chân đập sóng gây ra: M max h h.H H = K m n h.( + + ) 2 Tra đồ thị P2-4d (Đồ án TC) ta có: Km = 0,2 3,145 3,145.55,6 55,6 + + Mmax = 0,2.1.3,145. 2 20 = 1182,91(Tm) Ws Wd Fd W1 W2,W3 G1 G2 Wt (ứng với MNDBT có động đất) M 1182,91 Trưđặt ờngưhợpưmndbt,ưcóưđộngưđấtư = 30,47 m -Điểm cách đáy: y = max = Ws 35,5 áp lực thấm: Do chênh lệch mực nớc thợng hạ lu nên phát sinh dòng thấm từ thợng lu hạ lu công trình gây nên áp lực thấm dới đáy công trình Biểu đồ phân bố áp lực thấm coi gần hình tam giác, có cờng độ lớn vị trí sau chống thấm Ws Pmax = n H W1 G1 Fd2 H/3 G2 M Trong M max đó: Ws Wd W3 W2 - : hệ số cột nớc thấm lại sau màng chống thấm, = 0,5 - H: cột nớc thấm, H = 55.6 m Pmax = 0,5.55.6 = 27,8 T Wth Tổng áp lực thấm đẩy ngợc là: Wth = 1 B.Pmax = 51 27,8 = 708,9 T 2 Điểm đặt cách chân đập hạ lu là: x1 = 2.l = 31m * áp lực bùn cát: - Thành phần nằm ngang: W2 = bc hbc2 tg 45 2 21 Trong đó: : góc ma sát bùn cát bh = 110 bc : dung trọng đẩy bùn cát n: độ rỗng bùn cát lắng đọng ta có bc = k tn (1 nb ) = 1,15 - 1.(1- 0,45) = 0,6 T/m3 + hbc: chiều sâu bùn cát trớc công trình, hbc = 137 135 = m 11o 2 2 o = 0,815(T ) W = h tg 45 = , tg 45 bc bc 2 2 - Điểm đặt cách đáy là: y = hbc = = 0,666m 3 * Trọng lợng thân đập: Để dễ dàng tính toán lực trọng lợng thân điểm đặt Mặt cắt đập đợc chia thành phần hình tam giác chữ nhật Trọng lợng phần đập có mặt cắt i Gi = b i Trọng lợng toàn đập G = Gi G1 = b P.b = 2,5.51.5 = 637.50(T ) G2 = b ( B b).H = 3212.6(T ) (Do ngỡng tràn MNDBT ) G = G1 + G2 =637.5 + 3212,6 = 3850.01 T Điểm đặt cách chân đập hạ lu là: x= B G1 x1 + G2 x 650.2,5 + 3219,5.20,33 = 34,66(m) = 52 G1 + G2 3869,5 * Lực sinh có động đất: - Lực quán tính động đất công trình : Fđ = K..G Trong đó: K = 0,05: hệ số động đất, tơng ứng với động đất cấp : hệ số đặc trng động lực, = + 0,5 h1 = 1,5 ho cánh tay đòn: y = Fđ1 = 0,05.1,5.650 = 48,75 T, 22 P 52 = = 26m 2 Fđ2 = 0,05.1,5.3219,5 = 241,46 T, cánh tay đòn: y = H 54,8 = = 18,26m 3 - áp lực nớc tăng thêm động đất: 1 K n H = 0,05.1.54,8 = 75,076(T ) 2 Wđ = - áp lực bùn cát tăng thêm động đất: W3 = 2.K tg.W2 = 2.0,05.tg11 0.0,815 = 0,015T hbc = = 0,666m 3 Điểm đặt cách đáy y = Bảng tổng hợp giá trị lực tác dụng lên đập TT Lực W1 Ws Wth W2 G Fđ1 Fđ2 Wđ W3 Trị số (+) (+) 1630,21 36,9 -1074,051 8,613 4971,72 59,4 313,48 81,51 0,107 2130.22 3897.669 Cánh tay đòn (m) 19,03 29,347 44 2,167 48,51 33 19,03 19,03 2,167 b- Trờng hợp ứng với MNDGC: - H1 = MNDGC - đáy = 394,9 - 335 = 59,9 m - B = 52 (m) * áp lực thuỷ tĩnh: - Thành phần nằm ngang: W1 = - Điểm đặt cách đáy là: n H12 = = 1690,125T H1 = 29,35m * áp lực sóng: - áp lực sóng lớn đạt đợc ứng với độ dềnh: 23 Mô men (T.m) 31022.8963 1082.9043 -47258.244 18.664371 241178.137 5965.5244 1551.1353 0.231869 d = kd h (22) Trong đó: + kd : xác định theo đồ thị hình 2-5c (giáo trình thuỷ công tập I) + h: chiều cao sóng ứng với gió bình quân lớn nhất, h = K5% h =1,7.1,38=2,346 m 37,97 H = 59,5 = 0,63 kđ = 0,18 h = 2,346 = 0,062 37,97 đ = 0,18 2,346 = 0,422 - Trị số áp lực sóng lớn lên mặt đập: h Ws = K d n h.( H + ) Tra đồ thị P2-4c (Đồ án TC) ta có: Kd = 0,2 Ws = 0,2.1.2,346.(59,5 + 2,346 ) = 28,46 T - Mômen lớn chân đập sóng gây ra: M max = K m n h.( h h.H H12 + + ) 2 Tra đồ thị P2-4d (đồ án môn học thuỷ công) ta có: Km = 0,2 Mmax = 941.23T/m2 24 Ws Wd Fd W1 W2,W3 G1 G2 Wt (Trờng hợp MNDGC) - ngưhợpưmndGCư M maxTrườ 941,23 = = 33,1m Điểm đặt cách đáy: Ws 28,46 * áp lực thấm: Do chênh lệch mực nớc thợng hạ lu nên phát sinh dòng thấm từ thợng lu hạ lu công trình gây nên áp lực thấm dới đáy công trình H/3 W1 Pmax = n H M max/Ws Biểu đồ phân bố áp lực thấm coi gần hình tam giác, có cờng độ lớn vị trí Ws G1 sau chống thấm Fd Wd G2 W3 W2 Trong đó: - : hệ số cột nớc thấm lại sau màng chống thấm, = 0,5 - H1: cột nớc thấm, H1 = 59,5 m Pmax = 0,5 58.7= 29,35 T Tổng áp lực thấm đẩy ngợc là: Wth = 1 B.Pmax = 51 29,35 = 748.4T 2 Điểm đặt cách chân đập hạ lu là: 2.47 2.l = = 32m 3 * áp lực bùn cát: W2 = 0,815 T 25 Wth - Điểm đặt cách đáy hbc = = 0,666m 3 * Trọng lợng thân đập: Để dễ dàng tính toán lực trọng lợng thân điểm đặt Mặt cắt đập đợc chia thành phần hình tam giác chữ nhật Trọng lợng phần đập có mặt cắt i Gi = b i Trọng lợng toàn đập G = Gi G = G1 + G2 = 3869,5 T Điểm đặt cách chân đập hạ lu là: x = 34,66 m Bảng tổng hợp giá trị lực tác dụng lên đập TT Lực W1 Ws Wth W2 G Tay đòn (m) 20,73 31,69 44 2,167 48,51 Trị số (+) (+) 1934,42 29,73 -1169,98 8,613 4971,72 3801,74 1972,763 Mô men (T.m) 40100.5266 942.1437 -51479.12 18.741888 241178.1372 230760,4294 Kiểm tra an toàn trợt phẳng: Đập đợc xây dựng đá ta cần tiến hành kiểm tra cho trờng hợp mặt trợt nằm ngang theo công thức: K= G f + B.C K P C Trong đó: - P : tổng lực gây trợt chủ động - G : tổng hợp lực tác dụng theo phơng vuông góc mặt trợt - f0, C: đặc trng chống trợt, f0 = 0,63, C= kg/cm2 = 20 T/m2 - B : bề rộng mặt trợt, B = 51m - Kc = n c K n 1.1,2 = = 1,2 m a- Trờng hợp MNDBT có động đất: 26 - P = 2130,22 T - G = 3897,6695T K= 3897,669.0,63 + 51.20 = 1,7 > KC = 1,2 2130,22 K= 3801,74.0,63 + 66.20 = 1,88 > KC = 1,2 1972,76 b- Trờng hợp MNDGC: - P = 1972,76T - G = 3801,74 T Vậy đập đảm bảo an toàn trợt 27 F- Phân tích ứng suất thân đập: I- Mục đích: xác định đặc trng phân bố ứng suất thân đập (các đờng đẳng ứng suất, quỹ đạo ứng suất N1, N2, T) để sử dụng cho việc phân vùng vật liệu, bố trí khe thi công, phân tích ứng suất lỗ khoét, II- Trờng hợp tính toán: cần phân tích ứng suất với trờng hợp làm việc khác đập Trong đồ án yêu cầu tính với trờng hợp ứng với MNDGC tính cho mặt cắt đập không tràn (mặt cắt kiểm tra ổn định trên) III- Phân tích ứng suất cho mặt cắt đập chọn: Sử dụng phơng pháp phân tích trọng lực Trình tự nh sau: Chia lới: Chia mặt cắt đập phần lới vuông, kích thớc mắt 10x10 m Tính toán ngoại lực tác dụng lên đập ứng với mặt cắt nằm ngang khác (chỉ tính lực tác dụng lên đập phần bên mặt cắt ngang xét) Các lực cần tổng hợp là: - Gi: tổng lực thẳng đứng - P: tổng lực nằm ngang - Mo: tổng mômen tâm mặt cắt * áp lực thuỷ tĩnh: W1i = n H i2 * áp lực bùn cát W2 = 0,815 T Mi h * áp lực sóng: Ws = k d n h.( H i + ) Cánh tay đòn y s = max Wsi 28 kết tính toán cho mặt cắt MC Tay đáy G 1-1 335 59,9 52 4926.24 11.00 1934.42 20.733 29.735 31.690 2-2 345 49,9 42.5 3469 9.23 1362.42 3-3 355 39,9 41,6 2267.15 7.462 4-4 365 29,9 5-5 375 6-6 7-7 đòn đòn Wbc 8.61 Tay đòn P 2.167 1972.77 Mo -13120.708 25.043 26.691 0 1387.46 -7644.384 890.42 14.067 20.351 21.692 0 910.77 -3950.056 31,25 1319.94 5.693 518.42 10.733 15.659 16.693 0 534.08 -1689.102 19,9 21,14 627.372 3.925 246.42 7.4 10.967 11.696 0 257.39 -510.658 385 9,9 12.93 189.295 2.155 74.42 4.067 6.2746 6.704 0 80.69 -63.227 389,8 5,1 13.01 1.7 2.9433 3.173 0 15.95 1.7045 5.4 33.048 0.900 17.4 Ws Tay B đòn W1 Tay H Tính ứng suất biên mặt cắt: a ứng suất pháp: y = G M B B2 b ứng suất tiếp : - Biên thợng lu: = ( n y y' )tg Trong đó: + n: dung trọng nớc + y: chiều sâu nớc tính đến mặt cắt xét + y: trị số ứng suất y biên thợng lu + 1: góc mái thợng lu đập phơng thẳng đứng, tg1 = - Biên hạ lu: ' ' = y'' tg Trong đó: + y: ứng suất biên hạ lu + 2: góc mái hạ lu phơng đứng, tg2 = 1,072 c ứng suất pháp x: - Biên thợng lu: x' = n y ( n y y' )tg - Biên hạ lu: x'' = y'' tg d- ứng suất chính: - Biên thợng lu: N 2' = n y N 1' = y' Cos n y.tg - Biên hạ lu: N 2'' = N = '' y'' cos e- ứng suất cắt chính: ' ' - Biên thợng lu: T ' = N1 N '' - Biên hạ lu: T ' ' = N1 Kết tính toán ứng suất biên y' y" ' " x' x" (T/m) (T/m) (T/m) (T/m) (T/m) (T/m) 56.567 92.713 99.388 59,9 106.544 62.2 56.567 199.387 -2.816 99.694 47.673 77.607 83.195 49,9 89.185 52.2 47.673 166.901 -2.264 83.451 38.809 62.471 66.969 39,9 71.791 42.2 38.809 134.351 -1.696 67.175 29.953 47.327 50.734 29,9 54.387 32.2 29.953 101.781 -1.123 50.890 21.119 32.161 34.477 19,9 36.959 22.2 21.119 69.1653 -0.540 34.583 12.361 16.919 18.13 9,9 19.443 12.2 12.361 36.3852 0.081 18.193 5.927 6.313 6.768 5,1 7.255 5.1 13.5773 0.413 6.789 N2' N1' 5.927 N2" N1" T' Tính toán thành phần ứng suất mặt cắt: Trong mặt cắt chọn trục x hớng từ hạ lu tới thợng lu a- ứng suất pháp y mặt cắt ngang: y = y'' + y' y'' x B b- ứng suất cắt mặt nằm ngang: = a1 + b1.x + c1.x2 a1 = '' b1 = c1 = P ( + 2. '+4. ' ' ) B B P ( + 3. '+3. ' ' ) B B c ứng suất pháp x mặt nằm ngang: (coi gần x biến đổi tuyến tính) T" x = x'' + x' x'' x B e ứng suất chính: tính theo sức bền vật liệu - N1, = -T= x + y x y x y 2 + + kết tính toán MC Điể m x y x N1 N2 T tg21 1-1 1.1 1.37 64.838 53.732 63.23 117.77 10.30 53.73 -67.203 -44.5 B=52 1.2 11.3 74.261 -5.497 62.94 76.492 60.71 7.887 0.972 22.09 a1=63.4 1.3 21.3 83.685 -44.61 62.65 119.01 27.33 45.83 4.244 38.37 b1=-7.2 1.4 31.3 93.108 -63.62 62.36 143.19 12.28 65.45 4.140 38.21 c1=0.1 1.5 41.3 102.53 -62.52 62.07 148.02 16.58 65.71 3.091 36.04 1.6 51.3 111.95 -41.31 61.79 135.20 38.53 48.33 1.647 29.37 2.1 1.39 40.941 36.727 53.24 84.332 9.854 37.23 5.971 40.25 B=42 2.2 11.3 53.021 -15.38 52.89 68.341 37.57 15.38 245.04 44.88 a2=45.7 2.3 21.3 65.100 -45.11 52.54 104.36 13.27 45.54 7.187 41.04 b2=6.64 2.4 31.4 77.179 -52.45 52.19 118.61 10.76 53.92 4.200 38.30 c2=0.11 2.5 41.3 92.430 -26.97 51.75 105.87 38.31 33.77 1.326 26.49 3-3 3.1 1.41 31.755 26.961 43.25 65.072 9.937 27.56 4.689 38.98 B=32 3.2 11.4 45.336 -21.09 42.81 65.206 22.94 21.13 16.734 43.29 a3=35.9 3.3 21.4 58.917 -41.60 42.37 93.065 8.229 42.41 5.031 39.38 b3=-6.5 3.4 31.4 65.170 -36.64 42.17 92.074 15.27 38.40 3.187 36.29 4.1 1.43 22.938 17.382 33.27 46.238 9.971 18.13 3.365 36.72 B=22 4.2 11.4 38.697 -24.26 32.68 60.135 11.24 24.44 8.064 41.47 a4=26.2 4.3 21.4 47.221 -26.60 32.36 67.418 12.16 27.62 3.581 37.20 2-2 c3=0.14 4-4 b4=-6.4 c4=0.18 5- Vẽ đờng đẳng ứng suất quỹ đạo ứng suất: Từ kết tính ta tiến hành vẽ - Các đờng đẳng ứng suất N1,N2 - Các quỹ đạo ứng suất N1,N2 G- Các cấu tạo chi tiết: Phân đoạn đập cấu tạo khớp nối: Nhằm tránh tợng lún không nứt nẻ ta phải chia đập thành đoạn, đoạn khe lún Riêng phần đập tràn khoang cách khe lún mố Khe lún tồn suốt trình làm việc đập Khe lún cắt suốt chiều cao đập đảm bảo cho đoạn đập làm việc độc lập Khe nhiệt độ làm chung với khe lún làm khe nhiệt riêng cuối khe nhiệt nằm lng chừng đập thờng xuất ứng suất tập trung lớn Khớp nối làm cao su đảm bảo chống thấm Cấu tạo đỉnh đập: - Đỉnh đập rộng b = m - Cao trình đỉnh: 197.7 m Thiết bị thoát nớc hành lang đập: Thân đập bố trí đờng ống thoát nớc thấm, ống đặt thẳng đứng, đờng kính 0,15 m đặt cách m, cách mặt thợng lu đập m Các ống tập trung nớc làm bê tông xốp, nớc thấm đợc tập trung vào ống thẳng đứng dẫn xuống hành lang để đãn nớc xuống hạ lu Hành lang có kích thớc nh chọn khoảng cách hành lang theo chiều cao đập 20m Nối tiếp phần tràn không tràn: Hình thức nối tiếp khớp nối hình có phun bê tông mác cao chống thấm Nối tiếp đập với bờ: Trớc thi công phải tiến hành bóc bỏ lớp phong hoá mặt nền.Tiến hành gia cố cách: - Phụt vữa tạo màng chống thấm - Phụt vữa gia cố H- Kết luận: Đồ án gồm có thuyết minh vẽ khổ A1 Bản thuyết minh thể vấn đề sau: Dựa vào tài liệu cho địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, khí t ợng thuỷ văn để chọn tuyến đập bố trí công trình đầu mối Xác định cấp công trình tiêu thiết kế Tính toán mặt cắt đập không tràn đập tràn Tính toán màng chống thấm Tính thuỷ lực đập tràn Tính ổn định đập Phân tích ứng suất thân đập Các cấu tạo chi tiết